汽車(chē)磁流變半主動(dòng)懸架控制系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展、高速公路網(wǎng)全面建設(shè)以及生活水平極大提高，汽車(chē)逐漸融入到人們工作生活之中，成為不可或缺的交通工具，人們對(duì)汽車(chē)的行駛平順性和安全性提出更高的要求。懸架是影響汽車(chē)性能的關(guān)鍵部件，采用能夠根據(jù)路面情況和車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制的智能懸架是提高汽車(chē)的平順性和安全性的一條重要途徑。磁流變半主動(dòng)懸架利用磁流變技術(shù)實(shí)現(xiàn)了阻尼實(shí)時(shí)控制，具有優(yōu)良的可控性、很寬的動(dòng)態(tài)范圍、較高的響應(yīng)速度，很低的功耗，相對(duì)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，成為目前智能懸架領(lǐng)域

2、的研究熱點(diǎn)，受到全球汽車(chē)制造商的青睞。本文應(yīng)用理論分析、數(shù)值仿真和道路試驗(yàn)的方法，對(duì)磁流變阻尼器的動(dòng)態(tài)特性、汽車(chē)磁流變半主動(dòng)懸架的動(dòng)力學(xué)特性、半主動(dòng)懸架控制策略以及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究。具體工作包括以下幾方面： (1)闡述了智能懸架研究的重要意義，回顧了智能懸架研究歷史和進(jìn)展，綜述了磁流變液、磁流變阻尼器和汽車(chē)磁流變半主動(dòng)懸架的研究現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題，針對(duì)汽車(chē)磁流變半主動(dòng)懸架目前存在的問(wèn)題提出了本文將要開(kāi)展的主要工作。

3、 (2)應(yīng)用流體力學(xué)理論，根據(jù)Newton流體或Bingham流體的本構(gòu)方程，利用環(huán)形通道模型和平板模型推導(dǎo)出磁流變阻尼器的流變學(xué)方程和阻尼力計(jì)算公式，分析了阻尼器的示功特性和速度特性；按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和微型汽車(chē)的技術(shù)要求，利用MTS電液伺服測(cè)試系統(tǒng)對(duì)本文采用的磁流變阻尼器進(jìn)行了示功特性、速度特性和溫度特性進(jìn)行了測(cè)試；比較了理論阻尼力與試驗(yàn)測(cè)試得出的阻尼力變化規(guī)律，分析了產(chǎn)生誤差的主要原因。 (3)闡述了汽車(chē)懸架系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)的

4、方法和指標(biāo)，建立了隨機(jī)路面的不平度輸入模型和1/4車(chē)輛懸架動(dòng)力學(xué)模型，推導(dǎo)出了簧載質(zhì)量振動(dòng)加速度、懸架動(dòng)撓度和輪胎動(dòng)載荷相對(duì)于路面輸入的傳遞函數(shù)，并通過(guò)數(shù)值仿真研究了不同行駛速度和不同等級(jí)路面下長(zhǎng)安微型面包車(chē)的懸架頻域響應(yīng)以及懸架參數(shù)對(duì)懸架傳遞特性的影響，以及脈沖輸入下被動(dòng)懸架的時(shí)域響應(yīng)。 (4)建立了磁流變半主動(dòng)懸架模型，闡述了天棚阻尼控制策略、模糊控制策略原理方法，提出了一種利用小波分解車(chē)身振動(dòng)加速度信號(hào)，判斷當(dāng)前振動(dòng)頻率組

5、成，從而確定阻尼力大小的控制策略-小波頻域控制策略，設(shè)計(jì)了用于汽車(chē)半主動(dòng)懸架的天棚阻尼控制器、以簧載質(zhì)量絕對(duì)速度和簧載質(zhì)量與非簧載質(zhì)量相對(duì)速度為輸入量的模糊控制器以及以簧載質(zhì)量垂直振動(dòng)加速度為輸入量的小波頻域控制器，并利用Matlab軟件及相應(yīng)的工具箱建立了磁流變半主動(dòng)懸架仿真系統(tǒng)，通過(guò)數(shù)值仿真分析了采用以上控制策略后磁流變半主動(dòng)懸架在不同行駛速度和不同等級(jí)路面下的懸架頻域響應(yīng)，以及脈沖輸入下半主動(dòng)懸架的時(shí)域響應(yīng)，最后根據(jù)控制效果對(duì)三種

6、控制策略進(jìn)行了比較和評(píng)價(jià)。 (5)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了磁流變半主動(dòng)懸架控制系統(tǒng)，包括基于DSP的控制器、抗混濾波器、硬件積分器、電流驅(qū)動(dòng)器以及控制軟件等關(guān)鍵部件和技術(shù)，并且對(duì)試驗(yàn)用車(chē)-“長(zhǎng)安之星”微型面包車(chē)進(jìn)行了半主動(dòng)控制改裝。根據(jù)汽車(chē)平順性隨機(jī)輸入試驗(yàn)要求，平順性測(cè)試和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)由B&K公司的平順性座墊、電荷放大器、數(shù)據(jù)采集箱和筆記本計(jì)算機(jī)及分析軟件組成，選擇重慶市長(zhǎng)濱路作為試驗(yàn)道路，分別在30km/h、40km/h、50km/h的